1、透明胶带拉扯发射荧光,-纳秒级的X光射线与胶带粘滑运动 中摩擦作用的相关联性,0519017 冯培培 2009.5.12,产生X射线摩擦起电，摩擦发光透明胶带拉扯实验过程实现现象分析,得到X射线最简单的方法就是加速后的电子撞击金属靶。轫致辐射 特性辐射此外，用同步加速器和自由电子雷射可以得到高强度的X射线。,产生X射线摩擦起电，摩擦发光透明胶带拉扯实验过程实现现象分析,用摩擦的方法使物体带电的现象，叫摩擦起电（triboelectrification ） 。摩擦起电是电子由一个物体转移到另一个物体的结果，所以当两个不带电的物体摩擦起电时必然带相等的电量，电性相反。当两个物体摩擦时，一个物体失去
2、了核外电子，于是表现为带正电，而另一个物体带负电。,同种材料摩擦起电 利用一些容易起电的同种材料进行相互摩擦，两个摩擦表面就能够出现带电现象。通过进一步的实验表明：两个表面所带电荷为同性电荷，并且有的材料摩擦可以带 同性正电荷，有的摩擦后可以带同性负电荷。在排除了外界的影响(如通过其它导体导走电荷等)之后，实验仍能得到相同的结果。,原因： 介质在未摩擦之前会在周围的环境中受到了一定程度的污染，污染的结果是介质和污染物之间因接触而产生了偶电层。摩擦会使一部分污染脱离介质表面，从而 脱离部分的介质与污染之间的偶电层也随之分离使介质带上电荷。因为介质相同，且污染物也相同，这里偶电层也是相同的，故偶电
3、层脱离时，介质上带上同种电 荷。,摩擦发光 （triboluminescence ） 某些固体受机械研磨、振动或应力时的发光现象。例如蔗糖、酒石酸等晶体受挤压时发出闪光；合成的磷光体Ca P O Dy用指甲划痕，可观察到很强的发光等。,摩擦发光还泛指如下的发光过程：1.应变激发发光。压电固体在受到研磨或振动时发生应变，因压电效应产生高达10 v/cm的局部场,场区因曾讷击穿产生电子空穴时，当它们复合时发出光来。也可能有一部分电子（或空穴）被陷阱俘获，然后热释发光，称为摩擦热释发光。2.有 的半导体（例如硅）受机械力而断裂时，可见到蓝色闪光，它是由断裂的清洁表面上形成表面态以及载流子在表面态上的
4、重新排列引起的，也可能是断裂表面间的弧 光放电引起的发光。3.摩擦发光还包括物体在高频声波作用下产生的发光现象，称为声致发光。例如液体受超声波作用产生类似旋涡中的空腔，使连续性的液体断 裂，因此声致发光也可看做是物体因断裂引起的一种摩擦发光。,产生X射线摩擦起点，摩擦发光透明胶带拉扯实验过程实现现象分析,实验基本思路：在一定真空度的环境中，以一定的速度拉扯透明胶带能产生发光现象。,torr真空环境下，以3cm 速度拉扯胶带。使用的胶带为Photo Safe 3M Scotch Tape（19mmx25.4m）,25mm钽箔包裹Amptek X-ray detector的铍质测量口，防止由于X射
5、线过强导致仪器量程不够，放置在距离拉扯面5cm的地方。,上面图片中的实验环境是充有氖气，压强为150mtorr，约为20Pa。有2个发光部位，一个是红光一个是蓝光。红光是摩擦发光，我们看到的是可见光，闪烁的蓝光是由于可见光的光子撞击对超过500ev能量的电子敏感的荧光屏所致。,当压强降低到 torr，约0.1帕时，整个装置都被闪烁的蓝光照亮。,产生X射线摩擦起点，摩擦发光透明胶带拉扯实验过程实现现象分析,在胶带分离的部位会有短时间的高浓度的电子聚集（ ），而且是胶带受力最大的部位。,左边的轴是以3cm/s拉胶带时的力，黑色为压强0.1帕时的力，绿色为一个大气压下的力。右边轴为脉冲能量，蓝色的是X射线探测仪收集的信号，红色的是辐射频率天线感应到的的信号。,图a中数据是在X射线探测仪的探头前盖了钽箔，为了减小X光的强度，使它的能量在20 Kev以下，以便于观测胶带滑动时同时产生的各种现象。,上图是用3种方法（solid-state detector,liquid scintillator,characteristic r.f. pulse）获得拉扯时释放的能量的曲线图,可以看出他们基本上是一致的。,上图中测得的是在没有铍箔遮挡时探测仪测得的光谱。,为了最小化光子的互相撞击，探测仪放置在69Cm外，这么做能对实验观测带来显著的变化。,Thank you !,
